新工科背景下光电专业实习协同育人模式探索

韩国霞， 焦志勇， 展凯云， 王 宁， 张 刚， 刘 鹏

（中国石油大学（华东）理学院，山东 青岛 266580）

0 引 言

在以战略型、创新性、系统化、开放式为特征的新工科建设背景下，高校人才培养有了新的目标与模式转向［1-3］，从教学内容、教学形式、学习方式等方面［4-5］进行多维度课程研究与改革切实提高课程的高阶性、创新性和挑战度，打造“金课”成为当前高等教育人才培养的着力点。

光电信息科学技术与工程专业（简称光电专业）是一门包含光信息、光电子学、电子学等学科的专业，具有多学科交叉及多领域渗透等的特点［6-8］。该专业的培养目标是培养具备光电知识和能力的宽基础、高素质、有创新意识和实践能力的工程科学人才［9］。在新工科教育背景和OBE（Outcome Based Education）教育理念下，能力培养成为当今中国高等教育的培养目标［10-11］。专业实习是光电专业教学计划中重要的实践性环节，更是理论联系实际、培养学生实践、创新等综合能力的重要措施［12］。我校光电专业教学团队以“新工科”建设要求为指导，围绕能力培养目标，融合学校、企业、线上与线下等资源与平台探索出光电专业实习课程的“1 +2 +3”新的教学模式，为光电专业学生理论联系实际、分析解决问题等能力的培养保驾护航。

1 传统教学模式与“两性一度”的脱轨

传统光电专业实习大都采用企业参观加撰写报告的简单模式，以灌输式被动认知学习为主，过程缺乏主动性与互动性。对标“新工科”建设要求和“两性一度”的金课标准，既有模式暴露出诸多不足，主要体现为课程内容低阶性、教学形式机械化、考核评价单一化。以上不足一定程度上限制了课程目标的实现，不利于创新型人才的培养。

1.1 课程内容低阶性

由于企业的各种原因，以往实习居多是学生实习参观进而撰写总结报告，实习难度小、内容单一。这种实习模式可以建立学生理论知识的感性认识，但是对于能力培养却意义不大，学生几乎无法接触光电专业的新技术和新应用，缺少理论联系实际和分析解决问题的学习，达不到综合能力的培养需求［13］。

1.2 教学形式机械化

传统专业实习课程采取一种机械、刻板、填鸭式的教学指导方式，课堂内学生以听为主，企业内学生以看为主或者简单的操作，学生与教师间缺乏互动。同时光电专业的多学科交叉、渗透性的特点，传统课堂传递的知识难以完成交叉学科的多样化培养。以教师为主的灌输式专业实习教学模式在一定程度上限制了学生创造性的发挥，不利于培养具有创新能力的人才。

1.3 考核评价单一化

专业实习金课建设的最终目的是促进学生理论联系实际的能力以及应用能力、创新能力等实践能力的培养与综合发展，而学生发展则必须以学生的主动发展为基础［5］，因此课程学习应具备探究性和个性化的学习方式，在诱发其内在动力和潜力的前提下促进能力培养。在传统考核模式导向下，学生完成简单的实习报告只关注分数而忽视了综合能力的培养，导致理论学习的专业化与实习的复杂化和课程培养结果与培养目标相对脱节。

2 新教学模式与金课标准的耦合

2.1 教学流程与内容

在“1 +2 +3”教学模式中主要的教学环节和内容包括浸入式企业实习、开放式研讨课堂、虚拟化仿真实验、实践化项目实施和总结性报告。这5 个环节相互独立、相互融合，共同实现专业实习课程的实践育人目标，教学技术路线如图1 所示。

图1 教学技术路线

（1）浸入式企业实习。开展前期调研，准备讨论问题。建立实习平台，实习前对实习单位概况、特色及关键技术等进行线上调研与了解，进而准备实地实习时就企业关键技术与企业技术人员请教或探讨的问题。企业实地参观，锻炼综合能力。学生带着预习准备的题目进入企业参加参观实习，结合技术人员的讲解就所准备的题目与其进行现场探讨，锻炼分析问题的能力以及表达交流的能力。该部分是现场进行，根据学生的表现给出成绩。

（2）开放式研讨课堂。实习返校后，组织学生开展课内开放式研讨学习。该模块分组进行，各组研讨题目不同，4 或5 人为一组，组长负责本组成员分工与组内研究讨论，各组各自进行问题研究后准备ppt 进行组间交流，开展课内的组间不同题目的交流与讨论。研讨内容主要包括两部分，一是企业关键技术联系理论讨论，即结合实习参观与实地学习，归纳总结企业关键技术的理论出处，打破感性认识与理论知识的堡垒，提升分析问题的能力，如参观青岛浦芮斯光电科技有限公司后开展关于当前测风速方法的讨论与研究。二是当前研究现状调研与讨论交流，即各组针对关键技术查阅相关前沿文献，分析文献中的方法与企业关键技术方法的异同，进而尝试提出自己的个性化、创新性的意见及建议。将学术研究、科技发展前沿成果引入实习实训的讨论课堂中，引导学生进行探究式与个性化学习，实现学习的前沿性、时代性、先进性及互动性。该部分考核为各组根据课上讨论交流情况互评打分，小组成员成绩一致。

（3）虚拟化仿真实验。在开放式课堂进行理论研讨的基础上，针对企业关键技术开展虚拟仿真实验。该部分由学生个人独立完成，鼓励学生对实习企业关键技术进行交流讨论并尝试提出质疑或创新性思考，借助专业相关软件、虚拟仿真平台或实验设备，利用课外时间开展课题研究。虚拟仿真实验主要包括半导体封装与检测工艺、光刻实验、刻蚀实验、离子注入实验、晶体生长晶圆片制造实验以及系统设计等，整体认识该光电技术的同时结合调研进行深入的分析与模拟，努力尝试该技术或者技术中的某个环节的实现与深度分析，提升实习课程的挑战度进而提升学生创新能力和素质。该学习过程具有一定的挑战度，对于部分实现模拟的学生进行表扬与加分奖励。

（4）实践化项目实施。项目实施是专业实习过程中重要的实践性环节。与开放式研讨和虚拟仿真实验聚焦前沿技术不同，项目实施更侧重光电检测等实际的光电问题，具备可操作性与可应用性。项目课题由实习企业结合实际应用提出，学生自发组成2 或3 人小组开展研究，课题包括“批量非球面小透镜的焦距测量（以直径＜4 mm 为例）”“光学窗口平行度检测（误差在10″-1′）”等。以“光纤端面质量自动质量评价”项目为例，光纤跳线是常见的光学器件，近些年来在光通信行业之外也在广泛的应用，光纤端面的质量直接影响光纤的使用性能。该项目要求调研市场上现有光纤检测设备种类、原理、用途，在此基础上设计一款带有自动检测功能的光纤端面质量检测设备方案。该环节使学生自觉进入光电科研人员的身份，培养学生分析、解决实际问题的实践能力和团队协作以及汇报交流的能力等，实现OBE 理念下教学与产出的统一。以项目结题答辩为考核方式，进一步丰富考核形式与内容。

（5）总结性报告撰写。撰写提交实习报告为实习课程的最后环节。在项目结题答辩后撰写实习总结报告，对企业实习的感性认识及理论应用的理性思考进行系统总结。撰写实习报告作为实习课程的传统模块，在新模式下具有更丰富的价值内涵。由于在企业实习前增添了预调研，在实习后增加了企业关键技术的课堂讨论及虚仿实验，并引入项目实施环节，扩展了实习内容的广度和厚度，从而使基于实习过程的总结报告摆脱形式化的桎梏，真正具备经验上升理性的总结价值，同时结合企业实际情况的认识以及当前国家以及行业对于光电人才的需求，深刻思考实习的过程以及收获并进行总结，对于后续专业课程的学习和未来规划的考虑也有深远的意义。学生将实习报告上传“惟真学堂”数字平台，由教师根据报告内容及书写情况进行打分。

2.2 “1 +2 +3”模式内涵与特色

“1 +2 +3”光电专业实习教学模式简略图如图2所示，具体的内涵与特色包括“三位一体”协同育人、“两大支撑”资源整合和“一个中心”聚焦能力三部分。

图2 “1 +2 +3”教学模式

（1）“三位一体”协同育人。“三位一体”要求对课堂、企业、校园进行清晰的角色定位与职责划分。就课堂主体而言，改变以教师为主的灌输式教学模式，引入课堂研讨、线上+线下等新形式，实现课程内容的丰富性、趣味性、高阶性。首先在参观后针对每个企业增设讨论课堂，围绕企业关键技术从理论联系和研究现状两方面进行分组交流研讨。其作用在于，①讨论企业中的关键技术与所学专业知识之间的联系，加强理论联系实际的能力培养；②讨论该关键技术的当前研究现状，进而分析其异同并提出改进意见，锻炼分析、解决问题的能力及创新能力，实现实习的创新性。其次在课堂教学中引入互联网技术，打造线上+线下课堂。在疫情期间通过视频连线实现对企业生产现场的远程参观，学生也可借助互联网就专业问题与企业人员交流互动，突破时间与空间限制。学生利用“惟真学堂”等线上数字平台上交调研题目、实习报告等，实现教学与考核的便捷性。

企业改变传统角色定位，不再浮于课程体系之外，而是全面嵌入实习教学的各环节，成为协同育人的重要主体。与海信、青岛光电工程技术研究院、烟台艾睿、青岛浦芮斯等光电企业院所建立稳定的实习实训基地关系，为“三位一体”协同育人奠定了企业基础。在企业实习环节，企业为学生提供实习场地与专业技术人员，在参观的同时就企业关键技术进行讲解，真正意义上实现了现场的实践教学与探讨，实现了实习的高阶性。在项目实施环节，企业结合实际应用提出项目课题，通过线上平台针对课题实现校外导师的线上指导，实现解决企业问题与锻炼学生能力的双重收益。

校园（课外）作为新生主体，旨在引导学生实现理论到应用的过渡。在企业实习前后增加校园（课外）的学习环节，主要内容包括：①组织学生在实习前对企业进行概况、特色及关键技术等方面的调研，进而准备实地参观时与企业技术人员深入调研及探讨的问题，做到企业实地实习时的有备而来，更好地将理论知识与实际应用建立联系；②讨论课堂后，鼓励学生以组为单位课外利用Zemax 等专业软件、虚拟仿真平台或者实验设备，尝试实现企业关键技术中的某部分，以及完成企业实际应用项目，在提升学生的学以致用的能力的同时加强其创新能力的培养，实现实习的挑战度。

（2）“两大支撑”资源整合。课堂、企业、校园三方联动，能有效整合教学资源，形成双导师、双平台“两大支撑”，为学生能力的培养奠定基础。“双导师”即校内导师和校外导师，两位导师优势不同、分工不同。校内指导教师主要从专业基础及专业知识的综合训练角度对学生进行指导，促进学生运用在课堂上所学的理论知识去分析和解决实习中发现的相关技术问题［14］。在该课程的逐步发展中，积累了一定的实习类课程资料，同时也培养了一批具有丰富经验的实习指导老师，为教学模式改革提供导师支持和团队基础。企业导师则从光电检测等实际应用角度对学生进行指导，增强实习过程的针对性及实战性。在课程建设过程中积极推进校外导师制，如聘请青岛浦芮斯光电科技有限公司的赵强总经理为我系校外企业老师，在毕业设计中聘请海信集团的相关工程师作为校外导师和校内导师协同指导学生毕业设计等。

“双平台”包括企业平台与虚拟平台。企业平台的优势在于现实性与直观性，学生直接进驻企业参观研发空间，与企业光电工程师零距离互动交流，有助于学生了解企业关键技术，激发光电专业学习和研究兴趣，为后续深入研究奠定基础。虚拟平台的优势在于可操作性与仿真性，利用Zemax 等专业软件、虚拟仿真平台或者实验设备，实现专业实习课程的提质增效。课外虚拟平台打破了理论与实践的隔阂，在理论研究的基础上开展创新性实验，促进学生综合能力的提升。

（3）“一个中心”聚焦能力。学生综合能力提升是实习课程改革的中心目标，也是“新工科”人才培养的内在要求。研讨课堂与虚仿实验对于企业关键技术的理论探讨与模拟实验，项目实施对于实际应用问题的创新研究，有助于学生科研创新能力的提升；实习中与企业技术人员的讨论交流，实习后与小组成员就前沿研究与项目开展进行的团队合作，有助于学生沟通协作能力的锤炼；实习前对企业信息的搜集与调研问题的准备，虚拟仿真实验中对破解关键问题的探索，有助于学生自主学习能力的培养。“1 +2 +3”教学模式通过优化实习流程与内容，提升实习的高阶性，突出实习的创新性，增加实习的挑战度，实现知识、能力、素质的有机融合与全面提升。

3 教学改革成效

3.1 教与学良性互动

新模式实现教与学的有机互动，形成动态优化的良性循环。“灌输式”教学转向“研讨式”探索，单向交流变为双向互动。教师给予学生指导，学生给予教师反馈。教学形式根据学习内容动态调整，学习内容根据社会需求持续优化。新模式将原来的参观式实习改革为企业协同的探究式考查与学习过程，实现企业、课内外、线上下协同一体化跨时空全程育人。学生取代教师成为课程体系的核心主体，为以学生为主体、能力培养为目标的光电专业人才培养提供教学“温床”。

3.2 学与产有机融合

学习与产出的有机融合，满足产出导向的OBE教育理念。以学习带动科研产出，理论与实践深度融合。组织引导同学们对于实习中的实际应用问题进行讨论与模拟分析，让应用回归理论、让理论走向应用。实现知识落地，促进知识成果产出，提升实习课程“两性一度”的同时实现课程的能力培养目标。

以科研产出反哺学习，实现课程的高阶性与挑战度。将前沿讨论与模拟分析引入到实习学习中，在项目实践中深化对知识的理解运用，同时提高对有限教育资源的利用率。学生在完成项目的过程中，具备学习者、研究者、评价者三重角色，三位转换与联动提高了对学生综合素质的锻炼强度。将专业实习改革为浸入式、个性化学习及能力培养过程，充分调动了学生的学习兴趣与积极性，提高了学生的创新意识和能力。

3.3 德与技提升同步

将思政元素融入实习，品德素养与专业能力同步提升。工程实践类课程是培养学生工程素养和创新能力的主要平台，同时也是培育学生具备劳动意识、科学精神、工匠精神、爱国主义情操的重要载体［15］。新教学模式不仅将学生专业能力作为培养目标，而且在教学过程中积极融入思政元素。在教学中普及国内外光电产业形势，使学生切实感受到国家科技创新的发展成就和不足，提高学生自发投身国家建设的热情，培养学生的爱国主义情怀。同时将社会主义核心价值观贯穿教学全过程，使学生深刻牢记光电专业人才的职业道德与社会责任，树立正确的大局观、价值观、责任观。

4 结 语

在“新工科”建设指导下，融合校企协同育人、研讨式课堂、虚拟仿真实验等教学优势，中国石油大学（华东）理学院打造光电专业“1 +2 +3”实习教学模式。以学生综合能力提升为“中心”，形成双导师、双平台“两大支撑”，实现课堂、企业、校园“三位一体”协同育人。课程改革的实施使学生、教师、学校、企业融合为“教与学共同体”，以产出为核心导向共同发力，令学生的科研创新能力、实践操作能力、沟通协作能力、自主学习能力都得到有效提升，实现感性与理性、理论与应用的有机融合。深度体现了OBE 的教学理念，呼应了国家“两性一度”的课程改革要求，可以为光电或相近专业在实习类课程教学改革与创新提供有益借鉴。